《工程流體力學(xué)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱工程流體力學(xué)EngineeringFluidMechanics課程編碼MEE421711020開課院部機電工程學(xué)院課程團隊安全工程基礎(chǔ)課程教學(xué)團隊學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時34講授28實驗6上機0實踐0課外學(xué)時32適用專業(yè)安全工程授課語言中文先修課程高等數(shù)學(xué)（2-1）、高等數(shù)學(xué)（2-2）、工程力學(xué)課程簡介（必修）本課程是安全工程專業(yè)基礎(chǔ)課，是一門介紹流體靜力學(xué)、流體運動學(xué)、流體動力學(xué)等方面知識及其工程應(yīng)用的課程。課程講授如下內(nèi)容：流體力學(xué)的發(fā)展歷史、流體的基本性質(zhì)、流體靜力學(xué)、流體運動學(xué)基礎(chǔ)、流體動力學(xué)基礎(chǔ)、流體阻力與水頭損失、壓力管路的水力計算等。通過本課程的學(xué)習(xí)能使學(xué)生掌握流體靜力學(xué)、運動學(xué)和動力學(xué)所涉及的基本概念，掌握認知和解決工程流動問題所常用的流體靜力學(xué)基本方程、平衡流體總壓力、流體平衡微分方程、連續(xù)性方程、流體運動微分方程、伯努利方程、納維-斯托克斯方程等基本原理，以及流態(tài)分析、流動阻力計算、量綱分析、壓力管路水力計算等工程應(yīng)用能力，并掌握阻力測量、運動參數(shù)測量、流場模擬等流體力學(xué)實驗和仿真技能，具備開展工程流動問題綜合分析和計算的基本技能。Thiscourseisabasiccourseforsafetyengineeringspecialty.Itisacoursethatintroducestheknowledgeoffluidstatics,Fluidkinematics,fluiddynamicsandotheraspectsandtheirengineeringapplications.Thecourseteachesthefollowingcontents:thedevelopmenthistoryoffluidmechanics,thebasicpropertiesoffluids,hydrostatics,FluidkinematicsFoundation,fluiddynamicsFoundation,fluidresistanceandheadloss,hydrauliccalculationofpressurepipelines,etc.Throughthestudyofthiscourse,studentscanmasterthebasicconceptsinvolvedinfluidstatics,kinematicsanddynamics,masterthebasicequationsoffluidstaticscommonlyusedtorecognizeandsolveengineeringflowproblems,balancethetotalpressureoffluid,fluidequilibriumdifferentialequation,continuityequation,fluidmotiondifferentialequation,Bernoulliequation,Navier-Stokesequationandotherbasicprinciples,aswellasflowpatternanalysis,flowresistancecalculation,dimensionalanalysis,engineeringapplicationcapabilitiessuchashydrauliccalculationofpressurepipelines,andmasterfluidmechanicsexperimentsandsimulationskillssuchasresistancemeasurement,motionparametermeasurement,flowfieldsimulation,etc.,andhavethebasicskillstocarryoutcomprehensiveanalysisandcalculationofengineeringflowproblems.負責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業(yè)要求指標點任務(wù)自選1M1目標1：能記憶并理解流體質(zhì)點，連續(xù)介質(zhì)，相對密度，熱膨脹性，可壓縮性，粘性，質(zhì)量力，表面力，緩變流斷面、能修正系數(shù)等基本概念。否2M2目標2：能記憶并辨析穩(wěn)定流與不穩(wěn)定流，跡線和流線，流管、流束和總流，有效斷面、流量和平均流速，系統(tǒng)和控制體等基本概念。是1.33M3目標3：能記憶水力半徑，雷諾數(shù)，富勞德數(shù)，歐拉數(shù)，牛頓數(shù)等基本概念。是1.34M4目標4：能記憶并理解流體粘度的變化規(guī)律，以及水力光滑管，水力粗糙管的概念。是1.35M5目標5：能理解并繪制靜止流體內(nèi)部壓力分布，壓力體，切應(yīng)力分布，管路水頭線、管路特性曲線等。是1.36M6目標6：能理解理想流體運動微分方程的基本原理。是1.37M7目標7：能掌握量綱的齊次性原理，能運用瑞利法、伯金漢定理進行量綱分析。是1.38M8目標8：能理解并掌握幾何相似，運動相似，動力相似的基本原理。是1.39M9目標9：能運用等加速水平直線運動流體的相對平衡、勻角速旋轉(zhuǎn)流體的相對平衡原理解決壓強分布計算和等壓面分析。是1.310M10目標10：能解決流體作用在平面及二維曲面上的總壓力大小、作用點及方向問題。是1.311M11目標11：能運用伯努利方程解決一般水力計算，掌握節(jié)流式流量計、測速管、射流泵的分析。是1.312M12目標12：能應(yīng)用穩(wěn)定流動量方程解決管路與內(nèi)部流體相互作用力問題。是1.313M13目標13：能運用串并聯(lián)管路水力特征、簡單長管的水力計算方法、復(fù)雜管路的水力計算方法解決工程管路計算問題。是1.314M14目標14：能運用連續(xù)性方程、N-S方程進行圓管層流、平板層流解析求解。是1.315M15目標15：應(yīng)用流體力學(xué)知識解決常見流體現(xiàn)象的解釋是1.316M15目標16：運用工程流體力學(xué)知識分析復(fù)雜流動現(xiàn)象，具備協(xié)同解決工程流動問題的能力是三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標題課程內(nèi)容/重難點支撐課程目標課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第1章第1章緒論本章重點難點：慣性力，連續(xù)介質(zhì)假設(shè)，流體的粘度變化規(guī)律，作用在流體上的力M2,M4////21.11.1引言中外流體力學(xué)發(fā)展簡況及對比，流體的概念，流體力學(xué)的研究對象、內(nèi)容、方法，流體力學(xué)在石油工業(yè)中的應(yīng)用。M21講授，討論1查閱文獻31.21.2連續(xù)介質(zhì)假設(shè)流體質(zhì)點，連續(xù)介質(zhì)，連續(xù)介質(zhì)假設(shè)的意義。M2,M40.5講授1作業(yè)41.31.3連續(xù)的物理性質(zhì)密度，重度，比體積，相對密度，熱膨脹性，可壓縮性，粘性，動力粘度，運動粘度，恩氏粘度，粘度的變化規(guī)律。M22講授2自學(xué)51.41.4作用在流體上的力質(zhì)量力，表面力。M20.5講授0.5作業(yè)6第2章第2章流體靜力學(xué)本章重點難點：流體靜壓力的基本特性，歐拉方程，等壓面，等加速水平直線運動流體的相對平衡，流體作用在平面和曲面上的總壓力M3,M5,M9,M10////72.12.1流體靜壓力及其特性流體靜壓力的表示方法，流體靜壓力的兩個基本特性，基本特性二的證明。M30.5講授1作業(yè)82.22.2流體平衡微分方程式流體平衡的兩種形式，流體平衡微分方程式證明，流體平衡微分方程式的積分，等壓面及其性質(zhì)。/1講授1自學(xué)、作業(yè)92.32.3重力作用下的流體平衡靜力學(xué)基本方程式，絕對壓力，相對壓力，真空度，靜力學(xué)基本方程式的幾何意義和物理意義，測壓計及其計算。/1講授，討論1自學(xué)、作業(yè)102.42.4幾種質(zhì)量力作用下的流體平衡等加速水平直線運動流體的相對平衡，勻角速旋轉(zhuǎn)流體的相對平衡。M91講授1作業(yè)112.52.5流體作用在平面和曲面上的總壓力流體作用在平面上的總壓力大小、作用點及方向，流體作用在曲面上總壓力的大小方向和作用點，壓力體及其應(yīng)用。M5,M101講授，討論1自學(xué)、作業(yè)12第3章第2章流體運動學(xué)與動力學(xué)基礎(chǔ)本章重點難點：歐拉法，穩(wěn)定流，流線，系統(tǒng)和控制體，歐拉運動微分方程，伯努利方程M2,M3,M5,M11,M12////133.13.1研究流體運動的兩種方法拉格朗日法和歐拉法的涵義及特點比較，歐拉法中速度加速度的表示方法。/0.5講授，討論0.5自學(xué)143.23.2流體運動的基本概念穩(wěn)定流和不穩(wěn)定流，跡線和流線，流線的特征，流管、流束和總流，有效斷面、流量和平均流速，系統(tǒng)和控制體。M21講授1作業(yè)153.33.3連續(xù)性方程一元流動的連續(xù)性方程，空間運動連續(xù)性微分方程及其討論。1講授1作業(yè)163.43.4歐拉運動微分方程理想流體運動微分方程證明及討論，伯努利方程及其適用條件。/1講授1自學(xué)、作業(yè)173.53.5伯努利方程及其應(yīng)用實際流體總流伯努利方程，緩變流斷面，動能修正系數(shù)，一般水力計算，節(jié)流式流量計，駐壓強和測速管，水頭線和水利坡降，泵對流體能量的作用。M112講授，討論2作業(yè)183.63.6穩(wěn)定流動量方程及其應(yīng)用穩(wěn)定流動量方程，流體作用于彎管的力，射流的背壓，自由射流對擋板的壓力。M121.5講授1.5自學(xué)、作業(yè)19第4章第4章流動阻力與水頭損失本章重點難點：阻力產(chǎn)生的原因及分類，流態(tài)，納威斯托克斯方程，因此分析和相似原理，圓管層流計算，沿程磨阻，局部水力損失M3,M4,M5,M6,M7,M8,M14,M15////204.14.1液流阻力產(chǎn)生的原因及分類管路中流動阻力產(chǎn)生的原因及分類，水力半徑/0.5講授0.5自學(xué)214.24.2流體的兩種流態(tài)雷諾實驗，紊流，層流，雷諾數(shù)M30.5講授，討論1自學(xué)224.34.3納維-斯托克斯方程實際流體運動微分方程式，切向應(yīng)力，法向應(yīng)力/1講授2閱讀參考書234.44.4因次分析和相似原理因次、單位，因次的齊次性原理，瑞利法，伯金漢定理，幾何相似，運動相似，動力相似，雷諾數(shù)，富勞德數(shù)，歐拉數(shù)，牛頓數(shù)M7,M82講授2查閱文獻244.54.5圓管層流流動圓管層流流速分布，最大流速，平均流速，流量，切應(yīng)力，流動損失M6,M151講授，討論1自學(xué)254.64.6圓管湍流流動紊流的產(chǎn)生，紊流的脈動，準穩(wěn)定流連續(xù)性方程和運動方程，圓管內(nèi)流速分布，切應(yīng)力，水力光滑管，水力粗糙管，沿程阻力系數(shù)，莫迪圖M4,M14,M152講授3自學(xué)、作業(yè)264.74.7局部水頭損失分析及計算突然擴大管的局部水頭損失計算，局部阻力系數(shù)M5,M14,M151講授1閱讀參考書27第5章第5章壓力管路的水力計算本章重點難點：管路特性曲線，第一、二類長管問題，串并聯(lián)管路水力特性，孔口管嘴泄流計算，水擊壓力M5,M13,M14////285.15.1簡單長管的水力計算管路特性曲線，簡單長管，第一類問題，第二類問題，第三類問題的工程計算思路，串并聯(lián)管路水力特征及其應(yīng)用M51講授，討論1自學(xué)295.25.2復(fù)雜管路的水力計算綜合阻力系數(shù)，短管實用計算通式M131講授1自學(xué)305.35.3孔口與管嘴泄流孔口泄流和管嘴泄流的比較及其計算方法，斷面收縮系數(shù)，流速系數(shù)，流量系數(shù)M141講授，討論1作業(yè)315.45.4水擊現(xiàn)象水擊現(xiàn)象，水擊壓力的計算M141.5講授，討論2查閱文獻四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細節(jié)總評占比1平時作業(yè)1.每章布置5-10道題目，平均每次課1道題以上。2.成績采用百分制，根據(jù)作業(yè)完成準確性、是否按時上交、是否獨立完成評分。3.考核學(xué)生對流體力學(xué)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力題型主要有作圖、分析和計算題。15%2實驗1.本課程6個學(xué)時實驗。2.成績采用百分制，根據(jù)實驗完成情況評分。3.考核學(xué)生對流體力學(xué)現(xiàn)象的總結(jié)和解釋能力，運用儀器測試流體性質(zhì)和流動參數(shù)的能力，以及分析和求證流動現(xiàn)象的能力。15%3隨堂測試1.客觀題采用閉卷測試。2.計算題和分析題采用開卷測試。20%4考勤隨機點名、刷卡點名等5%5課堂表現(xiàn)隨機檢查學(xué)生上課精神狀態(tài)、回答問題情況5%6期末考試1.閉卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對電力拖動自動控制系統(tǒng)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、作圖題、分析題、計算題等。40%五、評分細則序號課程目標考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1考勤100%M-缺勤2次以內(nèi)。N-缺勤3次及以上且很少參加課堂討論。2M2平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]3M2隨堂測試20%（見試卷評分標準）4M2期末考試50%（見試卷評分標準）5M3平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]6M3隨堂測試20%（見試卷評分標準）7M3期末考試50%（見試卷評分標準）8M4平時作業(yè)25%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]9M4隨堂測試20%（見試卷評分標準）10M4期末考試40%（見試卷評分標準）11M4實驗15%A-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-發(fā)生安全事故12M5平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]13M5隨堂測試20%（見試卷評分標準）14M5期末考試50%（見試卷評分標準）15M6平時作業(yè)25%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]16M6隨堂測試20%（見試卷評分標準）17M6期末考試40%（見試卷評分標準）18M6實驗15%A-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-發(fā)生安全事故19M7平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]20M7隨堂測試20%（見試卷評分標準）21M7期末考試50%（見試卷評分標準）22M8平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]23M8隨堂測試20%（見試卷評分標準）24M8期末考試50%（見試卷評分標準）25M9平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]26M9隨堂測試20%（見試卷評分標準）27M9期末考試50%（見試卷評分標準）28M10平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]29M10隨堂測試20%（見試卷評分標準）30M10期末考試50%（見試卷評分標準）31M11平時作業(yè)25%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]32M11隨堂測試20%（見試卷評分標準）33M11期末考試40%（見試卷評分標準）34M11實驗15%A-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析符合規(guī)范，結(jié)論無誤。B-按時提交實驗報告，數(shù)據(jù)分析基本規(guī)范，結(jié)論基本正確。C-數(shù)據(jù)分析過程存在問題。D-發(fā)生安全事故35M12平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]36M12隨堂測試20%（見試卷評分標準）37M12期末考試50%（見試卷評分標準）38M13平時作業(yè)30%A-按時提交作業(yè)，答案無誤。B-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解基本正確。C-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解部分正確。D-按時提交作業(yè)，對相關(guān)概念理解不正確。E-不按時提交作業(yè)。[A,B,C,D,E]=[90-100,80-89,70-79,60-69,0-59]39M13隨堂測試20%（見試卷評分標